チタン融合骨組織がこのバイオニックハンドを患者の神経に直接接続する

義肢に慣れることは、単に自分の体型やニーズに合ったものを見つけるというほど簡単ではありません。適切に装着しても、身体的なコントロールと正確さが大きな問題となり、患者の体が最高級の選択肢でさえ拒絶することもあります。20年以上前に農業事故で右腕を失ったスウェーデン人の患者の場合、そのようなことが何度も起こりました。この女性は何年もの間、ひどい痛みとストレスに悩まされ、その感覚を「常に肉挽き機に手を入れられているような」感覚に例えていました。

幻肢痛は残念ながら切断患者によく見られる症状で、脊髄と脳の間の神経系の信号の混乱から生じると考えられています。体の一部が切断されても、末梢神経終末は脳につながったままなので、その情報を痛みとして誤認することがあります。

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しかし、義肢の分野で新たな大きな進歩が起こり、チタンで融合した骨組織と再配置された神経や筋肉で作られた人工の腕のおかげで、彼女のひどい幻肢痛は劇的に緩和された。サイエンス・ロボティクスで発表された新しい研究で詳述されているように、この驚くべき進歩は、今後数年間で他の多くの切断患者がこのような技術を採用するための潜在的な青写真となる可能性がある。

この患者の手術は、2018年に、オーストラリアのバイオニクス研究所の神経義肢研究責任者でバイオニクスと疼痛研究センターの創設者でもあるマックス・オルティス・カタラン氏が率いるエンジニアと外科医の学際的チームが設計した新しいタイプのバイオニックアームの試験に彼女が志願したことから始まった。チームは、チタンを骨組織に注入して強力な機械的結合を実現するオッセオインテグレーションという手法を用いて、試作品を彼女の右手足の残存部分に取り付けることができた。

このステップさえも、ボランティアの橈骨と尺骨を正確に合わせる必要があったため、非常に困難であることが判明しました。また、チームは、システムのコンポーネントを収容できるスペースが小さいことも考慮する必要がありました。一方、患者の神経運動制御情報を義肢アタッチメントにうまく導くために、手足の神経と筋肉を再配置する必要がありました。

「骨結合と再建手術、埋め込み電極、AIを組み合わせることで、前例のない方法で人間の機能を回復することができます」と、手術を監督したMIT研究員でヨーテボリ大学の准教授、リカード・ブローネマルク氏はバイオニクス研究所の最新情報を通じて述べた。「肘から下の切断レベルには特別な課題があり、達成された機能レベルは、高度な四肢再建の分野全体にとって重要なマイルストーンとなります。」

患者は、画期的な義手は一日中快適に装着でき、身体と非常に一体化しており、慢性的な痛みも軽減したと語った。カタラン氏によると、この痛みの軽減は、チームの「外科手術と工学の統合アプローチ」によるもので、これにより患者はかつて生身の手で使用していたのと「ほぼ同じ神経資源」を使用できるようになったという。

「義肢をうまくコントロールできるようになりましたが、何よりも痛みが減りました」と患者は説明した。「今では薬を飲む量も大幅に減りました。」